CC BY
18
Вестник технологического университета. 2015. Т.18, №15 УДК 661.525.3, 662.2.033
С. Ю. Игнатьева, В. Я. Базотов, В. Ф. Мадякин, Д. А. Захаров
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТВИ-СУШКИ НА ДИСПЕРСНОСТЬ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ
РАЗЛИЧНЫХ МАРОК
Ключевые слова: конвективная сушка, термо-вакуум-импульсная-технология сушки, полиморфизм, изменение объема
кристаллической решетки, степень разрушения.
Изучение степени разрушения аммиачной селитры в процессе сушки в зависимости от добавок различных марок, технологии сушки, температуры теплоносителя и условий хранения может наиболее ярко раскрыть явление полиморфизма.
Keywords:convective drying, thermo-vacuum-impulse-drying technology, polymorphism, the change in volume of the crystal lattice,
the degree of destruction.
Study of the degree of destruction of ammonium nitrate during the drying process depending on different brands of additives, drying technology, coolant temperature and storage conditions may be more brightly disclose the phenomenon of polymorphism.
Аммиачная селитра (АС) способна под воздействием температуры изменять параметры кристаллической решетки, а вместе с этим и свойства. Для нее характерны 5 полиморфных модификаций, каждая из которых существует лишь в определенной области температур. В процессе сушки от 500С до 1100С аммиачная селитра претерпевает несколько полиморфных переходов IV—^III, III—»-II, и соответственно II—»-III, III—>IV при остывании до комнатной температуры. Создаваемое напряжение в узлах кристаллической решетки при изменении ее объема в результате цикличных нагревов и охлаждений может привести к разрушению кристаллов или гранул АС и образованию порошкас высокоразвитой поверхностью, который быстрее увлажняется, и в итоге быстрее слёживается весь массив АС. Азотная промышленность вырабатывает несколько марок АС: Ч, А, Б, П, ЖВГ или ЖВК [1]. Ввод добавок способствует увеличению прочности АС. Если гранулы чистой АС начинают разрушаться примерно после 4 циклов нагрев-охлаждение то применение сульфатной добавки повышает стойкость АС до 7-8 циклов, а сульфатно-фосфатная добавка до 150 циклов. Однако с увеличением влажности АС различных марок прочность кристаллов и гранул резко падает [2].
В литературе [2, 3] часто отмечается, что у сухой АС, содержащей влажность менее 0,1%, затруднено образование центров III фазы и полиморфный переход протекает по метастабильному пути при Т=510С. Наиболее эффективным способом достижения такого содержания влаги является термо-вакуум-импульсная сушка [4, 5].
Представляет интерес исследование степени разрушения наиболее часто применяемых для производства промышленных взрывчатых веществ (ПВВ)АС марок П, А - гранулированной Агр (гранулы с фракцией х>1мм) и кристаллической Ап (порошок с фракцией 0,315<х<1мм) и для сравнения Ч (порошок с фракцией 0,315<х<1мм), классификацией с помощью набора сит 0,5мм-0,315мм- поддон, после конвективной сушки (КС) и
ТВИ- сушки различными режимами и температурами. Сушка в режиме (ТВИП) проводилась ТВИ-прососом вакуумом горячего теплоносителя со скоростью его подачи 475л/мин (для АС марки Агр еще и при 375-275л/мин), через толщу материала с 5- минутными циклами. Режимы (ТВИП+ТВИС5+5) и (ТВИП+ТВИС5+1) осуществляются с помощью цикличных нагрева ТВИ - прососом (ТВИП) вакуумом горячего теплоносителя через слой материала в течение 5 минут и последующим вакуумированием длительностью 5 минут или 1 минуту в зависимости от заданного режима. Количество циклов (нагрев -вакуумирование) ведут до достижения постоянной массы материала.
В таблице 1 представлены результаты исследования ситового анализа АС различных марок после различных видов сушки при различных температурах. В скобках указано количество циклов попеременного нагрева и охлаждения образцов.
Таблица 1 - Степень разрушения АС
Степень разрушения, %
Режимы Марки нитрата аммония
Ч Ап Агр П
1 2 3 4 5
110°С
КС 0,69 20,44 9,63 0,026
(4) (4) (7) (4)
ТВИП (475 0,83 17,47 1,639 0,52
л/мин) (5) (5) (7) (2)
ТВИП (375 - - 5,04 -
л/мин) (7)
ТВИП (275 - - 6,92 -
л/мин) (7)
ТВИП+ТВИ 0,54 17,97 2,68 0,55
С 5+5 (4) (7) (7) (4)
ТВИП+ТВИ 0,55 20,42 9,15 0,559
С 5+1 (6) (8) (6) (3)
80°С
КС 0,94 20,84 2,44 0,09
(4) (6) (5) (7)
Вестник технологического университета. 2015. Т.18, №15
Окончание таблицы 1
1 2 3 4 5
ТВИП 0,45 19,77 7,94 0,818
(5) (7) (7) (4)
ТВИП+ТВИС - 16,01 2,7 0,512
5+5 (5) (9) (4)
ТВИП+ТВИС - 17,23 2,3 0,36
5+1 (4) (6) (3)
50°С
КС - 13,03 1,82 0,39
(4) (6) (5)
ТВИП - 11,43 4,77 0,449
(7) (10) (3)
ТВИП+ТВИС - 17,14 8,53 0,143
5+5 (6) (8) (2)
ТВИП+ТВИС - 15,76 3,03 0,83
5+1 (8) (7) (3)
Как видно из таблицы 1, с увеличением температуры сушки степень разрушения растет не зависимо от технологии сушки.
Значения разрушения АС марки Ч и П во время сушки независимо от температуры незначительные и составляют не более 1%, а для марки А они гораздо больше, особенно у порошкообразной
марки Ап.Это может быть связано с предварительным физическим воздействием на материал, т. е. с измельчением гранул в порошок и созданием в нем трещин. По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что технологияТВИ-сушки не оказывает существенного влияния на степень разрушения АС различных марок по сравнению с конвективной сушкой.
Литература
1. З.Г. Поздняков, Б. Д. Росси. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. Недра Москва 1976. 252с.
2. Технология аммиачной селитры/под редакцией В.М. Олевского. Химия. Москва. 1978. 305 с.
3. А.Е. Никифоров. Полиморфизм нитрата аммония. Казан, гос. технол. ун-т. Казань. 2005. 32с.
4. С.Ю. Игнатьева, В.Я. Базотов, В.Ф. Мадякин, Вестник Казанского технологического университета, 13, 78-81, (2013).
5. С.Ю. Игнатьева, В.Ф. Мадякин, Гатина Р.Ф., Осипова А.Ю. Вестник Казанского технологического университета, 17, 144-147, (2014).
© С Ю. Игнатьева - старший научный сотрудник УПК КНИТУ, ignatyeva_svt@mail.ru, В. Я. Базотов - зав. каф. ТТХВ КНИТУ, В. Ф.Мадякин - доцент каф. ТТХВ КНИТУ, madyakin_vf@mail.ru, Д. А. Захаров - магистр группы 114-М9 кафедры ТТХВ КНИТУ.
© S. Yu. Ignatieva - Senior Research Fellow UPK KNRTU, ignatyeva_svt@mail.ru, V. Ya. Bazotov - Head of the Chair TTHV KNRTU, V. F. Madyakin - Associate Professor TTHV KNRTU, madyakin_vf@mail.ru, D. A. Zaharov - student group 114-M9TTHV KNRTU.
